DE1183530B - Steuereinrichtung zum Beeinflussen der Geschwindigkeit frei laufender Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 61 k

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 20h-4

1183 530.
D38783n/20h
27. April 1962
17. Dezember 1964

Das Hauptpatent 1 162 866 betrifft eine Steuereinrichtung innerhalb einer am Gleis angeordneten Vorrichtung zum Beeinflussen der Geschwindigkeit frei laufender Schienenfahrzeuge mit Hilfe eines von einem Fahrzeugrad bewegbaren hydraulischen Kolbens, der sich in einem am Gleis befestigten Zylinder bewegt, wobei eine Durchflußöffnung vorgesehen ist, die der Flüssigkeitsbewegung im hydraulischen System einen von dessen Bewegungsgeschwindigkeit abhängigen Widerstand entgegen- setzt. Gegenstand des Hauptpatentes ist es, eine zweite Durchflußöffnung zwischen zwei Kammern des hydraulischen Systems vorzusehen, welche mittels Einrichtungen (z.B. einem Ventilteller und einem Ventilsitz), die abhängig von der Richtung und dem absoluten Betrag der Bewegungsgeschwindigkeit des bewegbaren Kolbens arbeiten, nur oberhalb eines vorbestimmten Wertes dieser Bewegungsgeschwindigkeit geschlossen wird.

Mit Hilfe der Steuereinrichtung nach dem Hauptpatent ist es möglich, ein Schienenfahrzeug, das der hydraulischen Einrichtung mit einer höheren als der vorbestimmten Geschwindigkeit zuläuft, zu verzögern, es dagegen zu beschleunigen, wenn es. mit einer niedrigeren als der vorbestimmten Geschwindigkeit zuläuft. Hierbei tritt der Nachteil auf, daß ein gerade etwa mit der vorbestimmten Geschwindigkeit sich bewegendes Fahrzeug, dessen Geschwindigkeit also ungefähr um den vorbestimmten Geschwindigkeitswert schwankt, abwechselnd verzögert und beschleunigt wird, wenn mehrere der Steuereinrichtungen nach dem Hauptpatent hintereinander an dem Gleis angeordnet sind.

Dieser Nachteil kann mit einer Weiterbildung der Haupterfindung dadurch beseitigt werden, daß die Größe des Strömungswiderstandes mittels zweier über die Flüssigkeitsbewegung von und nach einer Kammer im Zylinder gesteuerter Ventilteller veränderbar ist, von denen bei einer über einem vorbestimmten Wert liegenden Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Kolbens das obere geschlossen und bei der folgenden Aufwärtsbewegung das untere geschlossen ist, bei einer unter einem zweiten vorbestimmten Wert liegenden Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Kolbens das obere offen und bei der folgenden Aufwärtsbewegung das untere offen ist, jedoch bei einer zwischen beiden vorbestimmten Werten liegenden Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Kolbens das obere geschlossen und bei der folgenden Aufwärtsbewegung das untere offen ist; und daß ferner die untere Kammer des hydraulischen Systems bei Abwärtsbewegung des Kolbens Steuereinrichtung zum Beeinflussen der
Geschwindigkeit frei laufender
Schienenfahrzeuge

Zusatz zum Patent: 1162 866

Anmelder:

Dowty Mining Equipment Limited,

Ashchurch, Tewkesbury, Gloucestershire

(Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

David Ewart Bick, Cheltenham,

Gloucester (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom l.Mai 1961 (15 710)

mit geschlossenem oberen Ventilteller und Aufwärtsbewegung mit geöffnetem unteren Ventilteller mit einem Hochdruckanschluß, dagegen bei Abwärtsbewegung mit geöffnetem oberen, und Aufwärtsbewegung mit geschlossenem unteren Ventilteller mit einem Niederdruckanschluß verbunden ist.

Durch die Steuereinrichtung nach der Erfindung tritt folgende Wirkung ein: Wenn ein Fahrzeug mit einer relativ hohen Geschwindigkeit auf die hydraulische Einrichtung auftrifft, bewegt sich der Kolben ebenfalls mit einer hohen Geschwindigkeit nach unten. Die Steuereinrichtung schließt die untere Kammer an eine Hochdruckleitung an, so daß sich der Kolben gegen einen hohen Druck nach unten bewegen muß; bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens wird jedoch über die Steuereinrichtung die untere Kammer mit Niederdruck versorgt. Dadurch tritt bei der Abwärtsbewegung des Kolbens eine Bremskraft auf, während die Aufwärtsbewegung des Kolbens praktisch ohne Einfluß auf die Bewegung des Fahrzeuges ist. Bei einer Fahrzeugbewegung mit relativ geringer Geschwindigkeit arbeitet der Kolben bei der Abwärtsbewegung gegen einen Niederdruck in der unteren Kammer, während diese Kammer bei

409 758/1

Aufwärtsbewegung des Kolbens mit Hochdruck ver- seine obere Lage, so daß die Kammer 29 wieder mit sorgt wird, wodurch dann das Fahrzeug beschleunigt der öffnung 18 verbunden ist. wird. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen Bewegt sich also ein Fahrzeug langsam, dann

den beiden vorbestimmten Grenzwerten ist die untere drückt der Spurkranz jedes Rades den Kopf 16 des Kammer sowohl bei der Abwärtsbewegung des 5 Tauchkolbens 14 herunter, so daß während des Kolbens als auch bei seiner Aufwärtsbewegung mit größten Teiles des Abwärtshubes die Flüssigkeit nur einer Hochdruckleitung verbunden, wodurch die ein- durch die öffnung 18 gegen niedrigen Druck abtretende Bremswirkung etwa gleich der ausgeübten fließt; gegen Ende des Abwärtshubes schiebt jedoch Beschleunigung ist. Das Fahrzeug wird in diesem das untere Ende 34 des Kolbens 14 das Gleitventil Falle seine Geschwindigkeit beibehalten, ohne daß io 27 nach unten, so daß für den folgenden Aufwärtses zu unnötigen Flüssigkeitsbewegungen innerhalb hub des Kolbens 14 die Kammer 29 an den Andes Steuersystems und innerhalb des hydraulischen schluß 23 angeschlossen wird. Dieser Aufwärtshub Systems kommt. beginnt, wenn sich die Fahrzeugachse gerade über

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der den Scheitel des Kopfes 16 hinwegbewegt, und der Beschreibung einer Ausführungsform an Hand der 15 hohe Flüssigkeitsdruck, der der Kammer 29 über Zeichnungen hervor. den Anschluß 23 zugeführt wird, schiebt den Tauch-

F i g. 1 ist ein Aufriß, teilweise im Schnitt parallel kolben 14 kräftig nach oben und beschleunigt das zu einem Gleis, an welchem die Einrichtung an- Fahrzeugrad, geordnet ist; D_er stößel 32 enthält eine Ventileinrichtung, mit

F i g. 2 zeigt den oberen Teil der Einrichtung im 20 der _{eui m}i_t h_oh_er Geschwindigkeit umlaufendes Seitenriß einschließlich ihrer Halterung; Fahrzeug gebremst werden kann.

F i g. 3 zeigt einen vergrößerten Schnitt des Dj_e oberen und unteren Teile des Stößels 32 sind

unteren Teils der Einrichtung nach Fig. 1 in einem _als zylindrische Stufen35 und 36 ausgebildet, deren anderen Betriebszustand. Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem

Die Einrichtung enthält einen Zylinder 10, der 25 Innendurchmesser des Flansches 31 sind, so daß ebenso wie bei der Einrichtung nach dem Haupt- während des ersten Teiles des Abwärtshubes des patent mit Bügel 12 und Bolzen 13 an einer Schiene Kolbens 14 die untere Stufe 36 und beim ersten Teil 11 befestigt ist. Ein Tauchkolben 14 gleitet in dem des Aufwärtshubes des Kolbens 14 die obere Stufe Zylinder 10 und trägt am oberen Ende einen Kopf 35 im Flansch 31 gleitet. Dabei ist jeweils die 16, der von dem Spurkranz eines auf der Schiene 11 30 Kammer 29 innerhalb und unterhalb des Gleitventils rollenden Rades erfaßt werden kann. Der untere 27 von der ringförmigen Kammer 37 abgeschlossen, Abschnitt des Zylinders 10 besitzt einen Nieder- welche sich zwischen dem Stößel 32 und der druckanschluß 17, der an dem Zylinder befestigt ist Zylinderbohrung 21 befindet. Die zylindrische Ober- und über eine öffnung 18 an eine im unteren Teil fläche des Stößels 32 zwischen den Stufen 35 und des Zylinders 10 befindliche Bohrung 19 ange- 35 36 bildet die Grundfläche einer länglichen Ausschlossen ist. Die Bohrung 19 hat einen etwas nehmung 38. Wenn die Grandfläche der Ausgrößeren Durchmesser als die Bohrung 21, in nehmung 38 dem Flansch 31 gegenüberliegt, kann welcher der Kolben 14 gleitet, und die durch eine die Flüssigkeit frei zwischen den Kammern 29 und Stufe 22 von der Bohrung 19 getrennt ist. Ein an 37 hin- und herströmen.

dem Zylinder 10 befestigter Hochdruckanschluß 23 40 Der Stößel 32 ist ferner mit einer Mittelbohrung ist über eine öffnung 24 ebenfalls an die Bohrung 39 versehen, in deren unterem Teil die Ventiiera-19 angeschlossen, und zwar axial gegenüber der öff- richtung vorgesehen ist, was am besten aus Fig. 3 nung 18 versetzt. Das untere Ende des Zylinders 10 hervorgeht. Diese Ventileinrichtung besteht aus ist durch eine Verschraubung 25 abgeschlossen, einem festen Ventilsitz 41, mit dem ein oberer deren inneres Ende einen unteren Begrenzungs- 45 Ventilteller 42 und ein unterer Ventilteller 43 zuanschlag 26 für ein Gleitventil 27 bildet, welches in sammenarbeiten. Der obere Ventilteller 42 ist eine der Bohrung 19 angeordnet ist, während die Stufe Scheibe mit einer mittleren öffnung 44, welche ge-22 einen oberen Begrenzungsanschlag für das Gleit- öffnet bleibt, und einer äußeren Reihe von öffnunventil 27 bildet. gen 45, welche durch den Ventilsitz 41 geschlossen

Das Gleitventil weist Öffnungen 28 auf, welche 50 werden, wenn der Ventilteller 42 heruntergedrückt in der oberen Lage des Gleitventils die innerhalb der wird. Der untere Ventilteller 43 besitzt einen Bohrung 19 gebildete Kammer 29 mit der öffnung Flansch, welcher eine äußere Reihe von öffnungen 18 verbinden, während sie in der unteren Lage des 46 aufweist, die ebenfalls von dem Ventilsitz 41 ge-Gleitventils die Kammer 29 mit der öffnung 24 ver- schlossen werden, wenn der untere Ventilteller 43 binden. Das obere Ende des Gleitventils 27 ist mit 55 angehoben ist. Der mittlere Teil des Ventiltellers 43 einem nach innen gebogenen Flansch 31 versehen. umfaßt einen hohlen Zentrierbund 47, welcher ein Ein in dem unteren Teil des Tauchkolbens 14 be- Rückschlagventil 48 aufnimmt, dieses schließt sich festigter Stößel 32 erstreckt sich nach unten durch beim Aufwärtsströmen der Flüssigkeit aus der den Flansch 31 und weist einen an seinem unteren Kammer 29, öffnet sich jedoch beim Abwärts-Ende befestigten Haltering 33 auf. Wenn sich der 60 strömen der Flüssigkeit in die Kammer 29 hinein. Tauchkolben 14 langsam nach unten bewegt, erfaßt Eine zwischen den Ventiltellern 42 und 43 angeordgegen Ende des Hubes das untere Ende 34 des nete Feder 49 hält normalerweise die beiden Ventil-Tauchkolbens den Flansch 31 und schiebt das Gleit- teller vom Sitz 41 entfernt; die Kraft der Feder 49 ventil 27 in seine untere Lage, in der die Kammer ist jedoch so auf die Größen der öffnungen in den 29, wie beschrieben, mit der öffnung 24 verbunden 65 Ventiltellern 42 und 43 abgestimmt, daß der obere ist. Gegen Ende des anschließenden Aufwärtshubes Ventilteller 42 bei einer vorbestimmten Geschwindes Kolbens 4 legt sich der Haltering 33 wieder an digkeit der abwärts strömenden Flüssigkeit schließt, den Flansch 31 an und hebt das Gleitventil 27 in während der untere Ventilteller 43 bei einer anderen

vorbestimmten Geschwindigkeit der aufwärts strömenden Flüssigkeit schließt.

Das Gleitventil 27 ist mit einem darin abgesetzten Dichtungsring 51 versehen, der sich gegen die Bohrung 19 anlegt. Der Ring 51 hält das Gleitventil 27 in einer der beiden Endlagen in der Bohrung 19, solange beide Ventilteller 42 und 43 offen sind; ist jedoch einer der Ventilteller geschlossen, so verschiebt der Druckunterschied, der dadurch an der ringförmigen Querschnittsfläche des Flansches 31 gebildet ist, das Gleitventil 27 in Abhängigkeit von der Richtung, in welcher der Druckunterschied wirksam ist, nach unten oder nach oben. Die Mittelbohrung 39 in dem Stößel 32 ist über radiale öffnungen 52 mit der Zylinderbohrung 21 verbunden, und zwar auf der Höhe des unteren Endes 34 des Kolbens 14.

Im einzelnen arbeitet die Einrichtung wie folgt: Wenn ein Spurkranz an dem Kopf 16 der Einrichtung mit einer Geschwindigkeit anläuft, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Geschwindigkeitswert ist, verdrängt der Kolben 14 beim Niedergehen Flüssigkeit aus der ringförmigen Kammer 37 durch die Öffnungen 52 und die Mittelbohrung 39, die öffnungen 44 und 45 im oberen Ventilteller 42, die öffnungen 46 und das Rückschlagventil 48 im unteren Ventilteller 43 in die untere Kammer 29 hinein und von dort durch die öffnungen 28 zum Niederdruckanschluß 17. Es strömt nur wenig Flüssigkeit durch den Arbeitszwischenraum zwischen dem Flansch 31 und der unteren Stufe 36 am Stößel 32 hindurch. Die Durchflußmenge durch die öffnungen 44 und 45 verursacht einen Druckunterschied am Ventilteller 42, der die Kraft der Feder 49 überwindet, so daß der Ventilteller schließt, wodurch die öffnungen 45 geschlossen werden. Der sich dadurch am Ventilteller 42 aufbauende erhöhte Druck wird auch auf der ringförmigen Querschnittsfläche des Flansches 31 ausreichend wirksam; er überwindet die Reibung am Dichtungsring 51 und schiebt das Gleitventil 27 während des ersten Teiles des Abwärtshubes des Kolbens 14 nach unten. Die Kammer 29 wird dadurch über die Öffnungen 28 und 24 mit dem Hochdruckanschluß 23 verbunden. Der größere Teil des Abwärtshubes des Kolbens 14 findet dann gegen den Arbeitsdruck der Druckquelle statt, wodurch das Fahrzeugrad gebremst wird.

Wenn die Radachse sich gerade über den Scheitel des Kopfes 16 hinwegbewegt, beginnt der Aufwärtshub des Kolbens 14, wie aus F i g. 3 ersichtlich, gleitet dabei die obere Stufe 35 des Stößels 32 auf dem Flansch 31, so daß die gesamte Flüssigkeit in die ringförmige Kammer 37 hinein durch die Ventile in dem hohlen Stößel 32 fließen muß. Rollt das Fahrzeugrad weiter, so nimmt auch die Kolbengeschwindigkeit zu; die Länge der oberen Stufe 35 ist so ausgewählt, daß der Kolben 14 schon eine beträchtliche Aufwärtsgeschwindigkeit hat, bevor sich die Stufe 35 vom Flansch 31 trennt, um den freien Durchfluß der Flüssigkeit von der Kammer 29 in die Kammer 37 zu ermöglichen. Wenn das Fahrzeug sich dann noch immer mit ausreichend hoher Geschwindigkeit bewegt, steigt der Flüssigkeitsdurchsatz durch den Ventilteller 43 auf einen Wert an, bei welchem der Ventilteller 43 sich gegen die Kraft der Feder 49 schließend auf den Ventilsitz 41 auflegt. Dieses hat einen verstärkten in Aufwärtsrichtung wirkenden Druckunterschied an dem Gleitventil 27 zur Folge, der die Reibung des Dichtungsringes 51 überwindet und das Gleitventil so verschiebt, daß sich die öffnungen 28 und 18 decken. Der Tauchkolben 14 bewegt sich- weiter aufwärts, wobei nur in die Kammern 29 und 37 Niederdruck eingelassen wird.

Läuft ein Fahrzeug auf die Einrichtung zu, das eine Geschwindigkeit hat, welche geringer ist als die bisher vorausgesetzte erste Grenzgeschwindigkeit, jedoch größer als eine zweite Grenzgeschwindigkeit, dann schließt sich der Ventilteller 42, welcher bei der zweiten kritischen Geschwindigkeit arbeitet, zu Beginn des Abwärtshubes des Kolbens 14, so daß durch den Gegendruck der .Hoehdrückquelle eine Bremskraft ausgeübt wird. Beim nachfolgenden Aufwärtshub des Kolbens 14 schließt sich der untere Ventilteller 43 nicht, da die DurcMlußmenge nicht auf den Wert ansteigt, der der erwähnten ersten Grenzgeschwindigkeit entspricht; Das Gleitventil 27 bleibt daher während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 14 in seiner unteren Lage, bis der Haltering 33 unter den Flansch 31 faßt. Der größere Teil der Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 14, die auf das Fahrzeugrad einwirkt, findet daher unter der Kraft des hohen Flüssigkeitsdruckes statt. Es gibt daher keine reine Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges, da im wesentlichen beim Aufwärtshub des Kolbens 14 die gesamte Energie in das Fahrzeug zurückgeführt wird, die beim Abwärtshub gespeichert wurde.

Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb der erwähnten zweiten Grenzgeschwindigkeit bleibt der Ventilteller 42 beim Abwärtshub des Kolbens 14 geöffnet, und der untere Ventilteller 43 bleibt beim Aufwärtshub geöffnet. Das Gleitventil 27 wird daher nur von dem unteren Ende 34 des Kolbens 14 in seine untere Endlage in der Nähe des Endes des Abwärtshubes geschoben, während es in der Nähe des Endes des Aufwärtshubes des Kolbens 14 in seine obere Endlage angehoben wird. Das bedeutet, daß die Kammern 37 und 29 beim Abwärtshub mit der Öffnung 18 und beim Aufwärtshub mit der öffnung 24 verbunden sind, so daß beim Aufwärtshub das Fahrzeugrad beschleunigt wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuereinrichtung zum Beeinflussen der Geschwindigkeit von auf einem Gleis frei laufenden Schienenfahrzeugen mit Hilfe eines von einem Fahrzeugrad in einem am Gleis befestigten Zylinder bewegbaren Kolbens, bei der zwischen zwei Kammern des hydraulischen Systems Durchflußöffnungen vorgesehen sind, die der Flüssigkeitsbewegung einen von der Größe und Richtung der Kolbenbewegung abhängigen Widerstand entgegensetzen und nur oberhalb eines vorbestimmten Wertes dieser Bewegungsgeschwindigkeit geschlossen werden, nach Patent 1162 866, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Strömungswiderstandes mittels zweier über die Flüssigkeitsbewegung von und nach einer Kammer (37) im Zylinder (10) gesteuerter Ventilteller (42 und 43) veränderbar ist, von denen bei einer über e'nem vorbestimmten Wert liegenden Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Kolbens (14) das obere (42) geschlossen und bei der folgenden Aufwärtsbewegung das untere (43) geschlossen

ist, bei einer unter einem zweiten vorbestimmten Wert liegenden Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Kolbens das obere offen und bei der folgenden Aufwärtsbewegung das untere offen ist, jedoch bei einer zwischen beiden vorbestimmten Werten liegenden Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Kolbens das obere geschlossen und bei der folgenden Aufwärtsbewegung das untere offen ist; und daß ferner die untere Kammer (29) des hydraulischen Systems bei Abwärtsbewegung des Kolbens mit geschlossenem oberen und Aufwärtsbewegung mit geöffnetem unteren Tellerventil mit einem Hochdruckanschluß (23), dagegen bei Abwärtsbewegung mit geöffnetem oberen und Aufwärtsbewegung mit geschlossenem unteren Tellerventil mit einem Niederdruckanschluß (17) verbunden ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Stellung der Tellerventile (42 und 43) ao steuerbares Gleitventil (27) im Zylinder (10) angeordnet ist, welches in seiner unteren Endlage über eine öffnung (28) den Hochdruckanschluß (23) mit der unteren Kammer (2) sowie in seiner oberen Endlage den Niederdruckanschluß (17) mit der unteren Kammer (29) verbindet.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitventil (27) bei Kolbenbewegungen unterhalb der Gescfawindigkeitswerte, bei denen die Ventilteller (42 und 43) schließen, vom Kolben (14) am Ende des jeweiligen Kolbenhubs über Anschläge (Flansch 31 und Halterung 33) bewegbar ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (33 und 34) in einem hohlen Stößel (32) des Kolbens (14) angeordnet sind, der auch die Ventilteller (42 und 43) enthält und über dessen radiale öffnungen (52) die Kammer (37) zwischen Zylinder (10) und Stößel mit den Tellerveatilen verbindbar ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Stößel (32) mit zylindrischen Stufen (35 und 36) versehen ist, die durch eine Ausnehmung (38) voneinander getrennt sind und von denen jede mit einem Ventilflansch (31) eine Gleitdichtang bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 758/1 12.64 © Bundeedruckerel Berlin